Smau milano 2013 andrea bacchetti

LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING

Ing. Andrea Bacchetti

Università di Brescia - Centro di ricerca SCSM

Community Inf-Os


Stato dell’arte e scenari a tendere.


AGENDA

DIGITAL REVOLUTION

ADDITIVE MANUFACTURING

LA NOSTRA RICERCA


La prima avvenne con la

sostituzione della fatica dell’uomo attraverso l’uso di macchine (Inghilterra, fine XVIII secolo)

La seconda con l’avvento della produzione di massa (USA, inizio XX secolo)

Che la terza sia in corso e sia quella della MANIFATTURA DIGITALE?

LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE

Fonte: Angus Maddison, “Statistics on world population”, 2008

Third Industrial Revolution now

Parole chiave: • Rapidità • Trasversalità (settoriale, dimensionale) • Flessibilità / Personalizzazione


DOVE È CERTAMENTE GIÀ IN CORSO

La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di business:

FINANZA MEDIA IMAGING

Sportello

Bancomat

Home Banking

KODAK, dopo 131 anni di attività, ha dichiarato la bancarotta. La mancata ristrutturazione (inizio anni 2000) verso il formato digitale ha condotto l’azienda a subire il nuovo mercato, invece che (continuare a) essere un protagonista.


QUINDI, È LECITO CHIEDERSI…

La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di business:

E’ IN CORSO ANCHE LA RIVOLUZIONE DEL

MANIFATTURIERO E FORSE NON CE NE STIAMO ACCORGENDO?

FINANZA MEDIA IMAGING


UN PRIMO INDIZIO Da dove arriva l’Internet of Things

…IoT’s roots can be traced back to the Massachusetts Institute of Technology (MIT), from work at the Auto-ID Center. Founded in 1999, this group was working in the field of networked radio frequency identification (RFID) and emerging sensing technologies.…

The Internet of Things, Cisco, 2011

RFID

RTLS

Mobile


SE I PRODOTTI SONO INTELLIGENTI…

Portano le informazioni

Il prodotto porta con sé l’informazione lungo la supply chain

(manuale d’uso, disegni tecnici, garanzia, …)

Raccolgono le informazioni

Il prodotto monitora sé stesso e l’ambiente grazie a tutti i sensori di

cui è dotato (informazioni ambientali, informazioni d’utilizzo)

Trasmettono le informazioni

Il prodotto modifica il proprio funzionamento e influenza

l’ambiente circostante (interazione con altri dispositivi)


…LE FABBRICHE DIVENTANO INTELLIGENTI

LOGISTICA - Posizionamento materiali e prodotti lungo la filiera

- Verifica delle condizioni di trasporto dei prodotti

- Tracciabilità del prodotto nelle filiera

PRODUZIONE - Verifica dei parametri di lavorazione

- Monitoraggio dello stato della produzione

SERVICE - Raccolta delle informazioni sull’uso dei prodotti

- Monitoraggio delle prestazioni dei prodotti

- Identificazione di politiche di manutenzione specifiche

SERVICE


IL PROCESSO DI SERVITIZZAZIONE

…creazione di valore attraverso l’aggiunta di servizi all’offerta di prodotti, all’interno di una consapevole ed esplicita service strategy in cui i servizi sono visti come una componente a valore aggiunto

Crescenti pressioni competitive dei mercati

Domanda stagnante

Ridotte marginalità

La letteratura scientifica, ricerche e casi di studio mostrano come l’estensione del business dei servizi possa garantire: • differenziazione dell’offerta • vantaggi competitivi difficilmente imitabili • nuove fonti di profitto, stabili nel tempo


IL CASO ROLLS-ROYCE

I dati sul funzionamento (prestazioni e condizioni) dei motori

sono rilevati da sensori e inviati in tempo reale via satellite al

centro operativo R-R in cui vengono elaborati con algoritmi

avanzati che producono report contenenti segnalazioni poi

interpretate dagli ingegneri R-R

Livello operativo

Livello strategico

• Introduzione di un business model

innovativo: dalla vendita del motore

alla vendita delle ore di utilizzo

• Shift dei rischi operativi verso il

produttore (a beneficio di chi utilizza)

• Ottimizzazione scheduling intervento

• Riduzione del MTTR / MTBF

• Efficacia/efficienza diagnosi

• Strategia: aumentare il valore al cliente attraverso servizi innovativi abilitati dalla tecnologia (Total care)

• Abilitatori: capacità auto-diagnosi e interconnessione del prodotto

• Risultati: stabilizzazione del cash-flow, crescita dei profitti

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Portafoglio Fatturato Utile lordo


UN SECONDO INDIZIO – AUGMENTED REALITY

• …l'arricchimento della percezione sensoriale umana mediante informazioni, in genere manipolate e convogliate elettronicamente, che non sarebbero percepibili con i cinque sensi…

• la persona continua a vivere la comune realtà fisica, ma usufruisce di informazioni aggiuntive o manipolate della realtà stessa

• Applicazioni industriali: – Logistica di magazzino

– Service


ALTRE TECNOLOGIE DIROMPENTI…

Additive manufacturing

Augmented reality

Energy storage

Artificial intelligence

Nanotechnologies

Internet of things

Advanced materials


• Cambiare il modo attraverso cui si fanno le cose, per farle in modo più efficiente, efficace, trasparente, collaborativo, …

b. PROCESSO

• Cambiare le cose che si fanno, per aggiungere funzionalità prima non esistenti, o conferire loro proprietà in precedenza impossibili.

a. PRODOTTO

• Cambiare il modo di costruire valore interagendo

differentemente con i clienti.

c. MODELLO DI BUSINESS

… IN GRADO DI INNOVARE IL BUSINESS

INNOVAZIONE NELL’ASSETTO ORGANIZZATIVO

INN

OV

AZ

ION

E N

EL

L’O

UT

PU

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BACK TO THE FUTURE?

1980 – 2000 • Produzione in serie • Alta incidenza del costo del lavoro sul costo

totale • Necessità di ridurre l’impatto di questa voce

di costo

2008 – 2015 • Progressiva saturazione del mercato • Aumento del costo del lavoro nei paesi in via

di sviluppo • Aumento del costo di trasporto • Servitizzazione • Nuove tecnologie disponibili

2020 (??) …this will encourage makers to move some

of the work back to rich countries, not least

because new manufacturing techniques

make it cheaper and faster to respond to

changing local tastes.

Fonte: The Economist, April 21st 2012 “As mass production has migrated to developing countries, European and US companies are forced to rapidly switch towards low volume production of more innovative, customised and sustainable products with high added value”

Mellor et al, IJPE, 2013


AGENDA

DIGITAL REVOLUTION


LA NOSTRA RICERCA


DI COSA STIAMO PARLANDO

3D PRINTING


ADDITIVE FABRICATION

Definizione

Tecnologia brevettata nel 1980 da Chuck Hull, presidente di 3D Systems, maggiore produttore di questi dispositivi. Processo di unione di materiale per realizzare oggetti partendo da modelli virtuali 3D, solitamente depositando strati di materiale l’uno sull’altro. Processo opposto ai metodi di produzione sottrattivi.

Wohlers Associates

FREEFORM FABRICATION

“Making things with a 3D printer changes the rules of Manufacturing’’

The Economist

PROTOTIPAZIONE RAPIDA

Applicazioni

PRODOTTI COMPLESSI PERSONALIZZATI

COMPONENTI / PARTI DI RICAMBIO


ADDITIVE VS. SUBTRACTIVE MANUFACTURING

- Qualsiasi tipo di profilo / angolazione / struttura interna realizzabile

- Riduzione materiale di scarto

- Idea => Modello 3D => prodotto

- Profili e angolazioni difficili da realizzare

- Più scarti non riutilizzabili immediatamente

- Stadi intermedi di lavorazione e di finitura del prodotto

MANIFATTURA CLASSICA

MANIFATTURA DIGITALE


MODALITÀ DI STAMPA & MATERIALI

Fused Deposition Modeling (FDP)

•Materiale termoplastico fuso, layer by layer

Digital Light Processing (DLP)

•Polimero liquido indurito attraverso l’esposizione a fasci di luce DLP

Stampa a getto d’inchiostro

•Polvere (di gesso o resina) tramite un getto di legante

•Consente stampe a colori ed è molto veloce

Selective Laser Sintering (SLS) – Electron Beam Mealting (EBM)

•Fusione selettiva di un mezzo stampato granulare (termoplastica, sabbia, vetro, metalli) sintetizzato/fuso tramite laser


STATO DELL’ARTE DEL MERCATO

Numero di dispositivi professionali* venduti

*attrezzature con prezzo di vendita superiore a 5.000 $.

2011: +5% di vendite rispetto al 2010 Trend palesemente positivo, ma su numeri (ad oggi) limitati

Installazioni nel mondo

- 40% delle installazioni totali è negli USA

- In Europa si trova il 25% delle applicazioni industriali

- L’Italia è tra i paesi europei più attivi su questo fronte

Fonte: Wohlers Report 2012


IMPATTO (POTENZIALE) SULLA MANIFATTURA

% di componenti di prodotto finito realizzabili con la tecnologia dell’additive manufacturing

OGGI La quota parte di prodotto finito realizzabile tramite Additive Manufacturing è

del 24% del totale

2016 La quota parte di componenti realizzabili con stampanti 3D sarà del 50%

Fonte: Wohlers Report 2012 “3D printing could become an increasingly common approach for highly complex, low-volume, highly customizable parts. We estimate that 3D printing could generate $100 to $200 billion in economic impact per year by 2025”

McKinsey, 2013


CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI Gartner propone un andamento tipico delle aspettative riposte in una certa tecnologia, in funzione del tempo. Tendenzialmente si osservano almeno 3 macro fasi: sovra-entusiasmo, disillusione, realismo.

DOVE STA OGGI L’ADDITIVE MANUFACTURING?

Fonte: Gartner Inc.'s 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies


CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI Posizionamento dell’additive manufacturing

• L’Additive Manufacturing si trova ora sul picco del ciclo di evoluzione delle tecnologie emergenti

• Argomento di moda, con ampi spazi sui mass media

• Le aspettative sono molto rilevanti e potenzialmente dirompenti, ma l’impatto sarà ridimensionato nei prossimi anni (disillusione)

• La tecnologia sarà matura nel medio-lungo periodo: 5-10 anni

Fonte: Gartner Inc.'s 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies


QUALI BENEFICI QUANDO?

• Business Model Innovation • Additive Manufacturing

• Business Process Management • Managementless Organization • Sustainability Management • Talent Science

• BPO • Location Intelligence • Product Cost and Life Cycle

Management • Supply Chain Management

• Business Analytics • Cloud Business • Mass Collaboration • M-Commerce • Micrometered Revenue Models • Risk Management/GRC • Traceability and Provenance

• Customer Experience Management

• Data Science Management • Design Thinking • E-Discovery • Exploiting Sensor Grids • Neurobusiness • Robostaffing

• Innovation Management • Augmented-Human Staffing • Mass Customization

Tra 2-5 anni Tra 5-10 anni >10 anni

Trasformativi

Elevati

Moderati

Matrice delle Priorità delle Tecnologie Emergenti, adattato da Gartner's 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies

MATURITÀ

BENEFICI


DIMENSIONE & VELOCITÀ DI STAMPA

Limite dimensionale dei pezzi da realizzare in funzione della dimensione della stampante (e della velocità di stampa)

COSTO

Elevato costo dei materiali e delle stampanti

MIX DI MATERIALI

Limitate possibilità di utilizzare differenti materiali nello stesso processo di stampaggio

STABILITÀ & FINITURA

Mancata adesione del materiale negli strati inferiori (instabilità) e ridotta finitura superficiale

ATTUALI LIMITI DELLA TECNOLOGIA

“People often overestimate what will happen in the next two years and underestimate what will happen in ten”

Bill Gates


IN OGNI CASO… ATTENZIONE!

‘’I forni a microonde saranno il futuro della cucina. Sostituiranno del tutto i sistemi di cottura tradizionali.’’

‘’Le stampanti 3D arriveranno nel 2020 a realizzare più dell’80% di tutti i componenti dei prodotti in commercio.’’

Ad oggi i forni a microonde non hanno avuto l’impatto rivoluzionario atteso nel 1950. Non sono uno strumento sostitutivo dei sistemi di cottura, bensì sono complementari.


AGENDA

DIGITAL REVOLUTION


LA NOSTRA RICERCA


PERCHÉ QUESTA RICERCA

INDIZI A SUPPORTO DELLA RIVOLUZIONE IN ESSERE

• Diversi autori sostengono che sia in corso la terza rivoluzione industriale: “The Economist” ha pubblicato un intero numero su questo tema

• Un numero sempre maggiore di applicazioni industriali di nuove tecnologie digitali a supporto dei processi

MANCANZA DI EVIDENZE SCIENTIFICHE

• La letteratura non offre (ad oggi) filoni di ricerca volti ad approfondire questo argomento

• Pochi contributi affrontano il tema dell’impatto delle nuove tecnologie (digitali) sui processi aziendali, al più solo dal punto di vista tecnologico, tecnologia per tecnologia

“As manufacturing goes digital is out of all recognition...”

Paul Markillie

“A new digital revolution is coming, this time in fabrication.”

Neil Gershenfeld

“…now what is being programmed is the physical world rather than the virtual one...”

Neil Gershenfeld


A QUALI DOMANDE VOGLIAMO RISPONDERE

FACT FINDING

1. Quali conoscenze hanno di questi temi le imprese manifatturiere e provider IT?

2. Quante e quali di esse si stanno muovendo, e come?

3. Quali sono i fattori abilitanti e quali quelli inibenti?

4. Che ricadute si possono osservare sui first movers, e quali svantaggi potrà subire chi resta indietro?

THEORY BUILDING

1. Quali sono le trasformazioni economiche e sociali che possono derivare dall’uso di queste tecnologie?

2. La manifattura digitale permetterà di riportare la produzione nei paesi sviluppati?

3. Quali scenari di crescita sono ipotizzabili nel medio-lungo periodo?


Campione di interesse

Manifatturiere...

A CHI CI VOGLIAMO RIVOLGERE

…che producono (anche) in Italia

…di medio-grandi

dimensioni…


QUESTIONARIO ON LINE

Informazioni anagrafiche

•Informazioni sull’azienda

• Informazioni sul referente aziendale della ricerca

Interesse verso tecnologia

• Informazioni sul rispondente della singola sezione tecnologica

•Interesse dell’azienda verso la tecnologia in esame

•Aspettative verso la tecnologia e fattori inibenti

Progetti in corso / svolti

•Descrizione progetti pianificati/in corso/svolti

•Aree impattate e coinvolte

•Principali risultati ottenuti rispetto alle aspettative

• Investimento sostenuto

x ogni tecnologia


GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

Ing. Andrea Bacchetti Università di Brescia Via Branze, 38 – 25123 Brescia

(030) 6595.213

[email protected]

mailto:[email protected]

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2012 hype

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